ERGIC1基因表達(dá)的研究進(jìn)展

朱成章，李來(lái)元，王濤，張維勝，杜斌斌，李晶晶，楊熊飛*

（1.甘肅中醫(yī)藥大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院，甘肅 蘭州 730000；2.甘肅省人民醫(yī)院肛腸科，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

蛋白分泌發(fā)生在生物體內(nèi)的各個(gè)階段。大多數(shù)分泌蛋白都會(huì)在其N端或者中部合成一段信號(hào)肽，信號(hào)肽序列被信號(hào)識(shí)別顆粒(SRP)識(shí)別后，通過(guò)translocon蛋白SEC61進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(ER)腔內(nèi)，隨后該分泌蛋白通過(guò)位于ER上的ER出口點(diǎn)(ERES)分選至COP II小泡中。載有分泌蛋白的COP II小泡到達(dá)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)-高爾基體中間體(endoplasmic reticulum-Golgi intermediate compartment, ERGIC) 后，再通過(guò)分泌COP I小泡到達(dá)高爾基體(Golgi apparatus)，分泌蛋白經(jīng)過(guò)加工和修飾，最終以膜泡運(yùn)輸?shù)男问綄⑵溽尫诺郊?xì)胞外發(fā)揮功能。這條經(jīng)過(guò)ER、ERGIC和Golgi的蛋白分泌運(yùn)輸途徑被稱為經(jīng)典分泌途徑[1]。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激是指內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的一種亞細(xì)胞病理狀態(tài)，被定義為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的蛋白質(zhì)折疊能力與蛋白質(zhì)負(fù)載之間的不平衡，導(dǎo)致錯(cuò)誤折疊和未折疊蛋白質(zhì)的積累[2]。許多因素，包括缺氧，饑餓，感染的變化等，都對(duì)細(xì)胞的折疊能力提出了挑戰(zhàn)，并隨后引發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激（ER stress，ERS）[3]。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激被認(rèn)為與包括胃癌（Cancer of the stomach,GC）在內(nèi)的許多癌癥有關(guān)[4]。ERGIC1（Endoplasmic Reticulum Golgi Intermediate Compartment 1）是一種循環(huán)蛋白，通過(guò)參與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、中間室和高爾基體之間的膜轉(zhuǎn)運(yùn)和選擇性貨物運(yùn)輸，參與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)外蛋白的分泌[5]。本文通過(guò)檢索ERGIC1基因表達(dá)的相關(guān)研究文獻(xiàn)并進(jìn)行歸納總結(jié)，將其研究進(jìn)展綜述如下。

1 ERGIC1基因表達(dá)在胃癌中的相關(guān)研究

胃癌（GC）是全世界最常見(jiàn)的惡性腫瘤之一，并且是癌癥相關(guān)死亡的第四大主要原因。致癌作用是一個(gè)多階段的疾病過(guò)程，由不同基因表達(dá)的突變和表觀遺傳學(xué)變化的逐步獲得所指定，最終導(dǎo)致惡性腫瘤的發(fā)生,這些基因在癌癥發(fā)展中具有多種作用[6]。Wang FR等人[7]的一項(xiàng)研究中，他們使用無(wú)標(biāo)記定量技術(shù)結(jié)合液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜（LC-MS / MS）首先報(bào)告異常的ERGIC1和DNA-PKcs表達(dá)可能與GC啟動(dòng)有關(guān)。觀察到ERGIC1的表達(dá)隨著GC啟動(dòng)的不同階段逐漸降低，下調(diào)ERGIC1表達(dá)可能會(huì)影響內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的蛋白分泌功能，進(jìn)而干擾內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)，導(dǎo)致未折疊和錯(cuò)誤折疊的蛋白積累，最終導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激（ERS）。因此，推測(cè)ERGIC1表達(dá)的下調(diào)可能通過(guò)促進(jìn)胃粘膜上皮細(xì)胞中的ERS促進(jìn)了GC的啟動(dòng)。此外，盡管本研究中觀察到ERGIC1與DNA-PKcs的反向表達(dá)模式存在一些特定的關(guān)系，但并沒(méi)有提供足夠的證據(jù)來(lái)證實(shí)這一點(diǎn)。因此，對(duì)下調(diào)ERGIC1參與GC啟動(dòng)和進(jìn)展的機(jī)制以及ERGIC1與DNA-PKcs之間的內(nèi)在聯(lián)系需要進(jìn)一步研究。

2018 年Wang F等進(jìn)一步研究了ERGIC1在胃癌前病變和胃癌中的表達(dá)模式，并且探索了ERGIC在人體外胃癌細(xì)胞系中的生物學(xué)功能。他們總共招募了160名受試者，使用免疫組織化學(xué)測(cè)定ERGIC1的表達(dá)，ERGIC1在SGC-7901和BGC-823細(xì)胞中的過(guò)表達(dá)用于評(píng)估ERGIC1的功能。免疫組織化學(xué)法檢測(cè)到，大多數(shù)正常胃粘膜組織和輕度不典型增生的組織均顯示ERGIC1的強(qiáng)表達(dá)（分別為80%和73.3%）；在大多數(shù)中度和重度不典型增生的胃組織中，ERGIC1為中度陽(yáng)性（分別為83.3%和66.7%）；而在極少數(shù)不典型增生的胃組織（16.7%）和胃癌組織中（22.5%）ERGIC1為弱陽(yáng)性；在少數(shù)嚴(yán)重異型增生（16.7%）的胃組織和大多數(shù)胃癌（67.5%）患者的胃組織中未發(fā)現(xiàn)ERGIC1表達(dá)。半定量分析顯示，ERGIC1從正常胃粘膜組織到早期胃癌組織的表達(dá)評(píng)分逐漸降低，這些結(jié)果表明ERGIC1可能在胃癌的發(fā)生和發(fā)展中起抑制作用[8]。

2 ERGIC1基因表達(dá)在肌萎縮性側(cè)索硬化癥中的相關(guān)研究

肌萎縮性側(cè)索硬化癥（Amyotrophic lateral sclerosis ,ALS）是一種毀滅性的進(jìn)行性運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元疾病，影響所有種族的人。約90%的ALS病例是散發(fā)性的，并被認(rèn)為具有多因素發(fā)病機(jī)制，其特征是上、下運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元丟失[9]。肌萎縮性側(cè)索硬化癥和額顳葉性癡呆（FTD）被認(rèn)為代表了連續(xù)的疾病譜，臨床上，ALS表現(xiàn)為進(jìn)行性肌肉消瘦，反射亢進(jìn)和痙攣，而FTD由認(rèn)知和行為功能障礙定義。盡管已發(fā)現(xiàn)新的ALS遺傳變異，但對(duì)ALS與其他神經(jīng)退行性疾病之間共同的遺傳風(fēng)險(xiǎn)仍然知之甚少[10]。Karch CM等人在124876例病例和對(duì)照中，對(duì)肌萎縮性側(cè)索硬化癥(ALS)、散發(fā)性額顳葉癡呆（FTD）、帕金森病（PD）、阿爾茨海默病（AD）、皮質(zhì)基底膜變性之間的基因重疊（CBD）和進(jìn)行性核上性麻痹（PSP）進(jìn)行全基因組測(cè)序聯(lián)合分析，在FDRP＜0.05的條件下，發(fā)現(xiàn)22種新的ALS多態(tài)性，其中包括rs538622，即ERGIC1基因（在ALS和FTD中的表達(dá)具有差異性，P=0.03），該多態(tài)性修飾了人腦中BNIP1的表達(dá)，ALS患者的脊髓運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元中BNIP1表達(dá)顯著降低。這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)了ALS與FTD譜系疾病之間的新型遺傳重疊，并確定了與吞噬相關(guān)的促凋亡蛋白BNIP1作為ALS風(fēng)險(xiǎn)基因[11]。

近期一項(xiàng)日本的研究，對(duì)照了1173例散發(fā)性ALS病例和8925正常人群的全基因組數(shù)據(jù)，并進(jìn)行了歐洲人群中最大的ALS研究的薈萃分析，同時(shí)聯(lián)合了日本和中國(guó)數(shù)據(jù)集的707例ALS和971例對(duì)照病例，通過(guò)使用基于基因的完整多族裔數(shù)據(jù)集分析，他們發(fā)現(xiàn)了ERGIC1基因同樣與ALS具有顯著相關(guān)性[12]。

多發(fā)性先天性關(guān)節(jié)炎(Arthrogryposis multiplex congenita,AMC)是一組異質(zhì)性疾病，其特征為從出生起就發(fā)生的非進(jìn)行性關(guān)節(jié)攣縮，涉及身體的1個(gè)以上部位。AMC的病因多種多樣，取決于具體的類型，包括遺傳和環(huán)境因素，但對(duì)于大多數(shù)類型，其病因尚不完全清楚[13]。在一項(xiàng)針對(duì)16例感染AMC神經(jīng)病型的以色列阿拉伯人的研究中，Einstein E等對(duì)基因座5qter染色體上的5.5cm區(qū)間運(yùn)用全外顯子測(cè)序，鑒定出了ERGIC1基因的純合性致病變異。進(jìn)一步研究表明，這種突變?cè)?00多個(gè)沒(méi)有血緣關(guān)系的健康的以色列阿拉伯人樣本中不存在，該發(fā)現(xiàn)擴(kuò)大了遺傳性AMC的范圍，并提示ERGIC1基因突變導(dǎo)致的異常蛋白運(yùn)輸可能是AMC相關(guān)疾病的分子基礎(chǔ)[14]。

關(guān)節(jié)軟化癥(Arthrogryposis)是一種臨床發(fā)現(xiàn)，表現(xiàn)為神經(jīng)肌肉疾病的特征或超過(guò)400種孟德?tīng)柤膊〉娜硇约膊〉囊徊糠?。由于遺傳和表型的異質(zhì)性，潛在的分子病因仍然是未知的[15]。Pehlivan D等人在一項(xiàng)報(bào)道中觀察到ERGIC1的罕見(jiàn)變異與關(guān)節(jié)變態(tài)反應(yīng)相關(guān)，增強(qiáng)了其與關(guān)節(jié)變態(tài)反應(yīng)表型的相關(guān)性，認(rèn)為其可能是致病性關(guān)節(jié)病相關(guān)基因[16]。

前列腺癌(Prostate cancer)是男性中最常見(jiàn)的癌癥，每年有超過(guò)16萬(wàn)例新發(fā)病例。盡管前列腺癌的病程通常很緩慢，但它仍然是男性癌癥死亡的第三大原因[17]。前列腺癌的發(fā)病率因種族和地理位置而異，這些差異可以通過(guò)接受篩查和治療的途徑：暴露于前列腺癌危險(xiǎn)因素的途徑以及前列腺癌發(fā)生的潛在生物學(xué)差異（包括某些人群的基因組傾向發(fā)展為生物學(xué)攻擊性疾病）來(lái)解釋[18]。盡管該疾病在表型和分子上存在異質(zhì)性，但在疾病的早期階段，仍缺乏可靠和特異性的預(yù)后生物標(biāo)志物來(lái)區(qū)分惰性癌癥和侵襲性癌癥。此外，由于缺乏有效的預(yù)后和治療性生物標(biāo)志物以及靶向療法，臨床管理仍遠(yuǎn)未達(dá)到個(gè)性化[19]。早在2012年Vainio P[20]等利用高通量轉(zhuǎn)錄組測(cè)序結(jié)合RNA干擾（RNAi）技術(shù)探索發(fā)現(xiàn)ERGIC1基因可能是前列腺癌的一個(gè)潛在藥物靶點(diǎn)，在該研究中他們首先發(fā)現(xiàn)ERGIC1基因在原發(fā)性前列腺癌組織中顯著高表達(dá)，并且ERGIC1基因mRNA表達(dá)水平與經(jīng)典癌基因AR和ERG的表達(dá)具有顯著相關(guān)性，靶向沉默ERGIC1基因的表達(dá)特異性調(diào)控了ERG +前列腺癌細(xì)胞的增殖能力，由此認(rèn)為對(duì)于ERG高表達(dá)的前列腺癌來(lái)說(shuō)ERGIC1基因可能是一個(gè)潛在的藥物靶點(diǎn)，這為前列腺癌更為精準(zhǔn)的靶向治療奠定了理論基礎(chǔ)。

綜合以上研究我們發(fā)現(xiàn)，ERGIC1通過(guò)參與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、中間室和高爾基體之間的膜轉(zhuǎn)運(yùn)和選擇性貨物運(yùn)輸，參與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)外蛋白的分泌的相關(guān)機(jī)制在人體各組織和器官中發(fā)揮重要作用，ERGIC1基因狀態(tài)與ALS 和AMC的發(fā)生有明確的關(guān)聯(lián)，然而基于前列腺癌和胃癌的研究發(fā)現(xiàn)該基因在兩種腫瘤中發(fā)揮了截然不同的功能。本文就ERGIC1基因表達(dá)的相關(guān)研究文獻(xiàn)做一復(fù)習(xí)，希望為ERGIC1基因能否作為臨床靶向治療的研究奠定理論基礎(chǔ)，有助于揭示相關(guān)生物學(xué)事件。然而，相關(guān)分子機(jī)制的研究仍不成熟，還需進(jìn)一步深入研究。